全站仪和电子经纬仪角度补偿修正方法

王四明/上海全站测绘科技有限公司

0 引言

各种等级的全站型电子速测仪（简称全站仪）和电子经纬仪为达到相应的准确度要求均采用补偿装置。补偿装置的准确度主要由补偿水泡的加工准确度所决定，因此，全站仪和电子经纬仪（以下统称仪器）在制造过程中，对补偿水泡的加工和研磨控制显得极其重要。常规生产过程中，由于加工中心点的偏移和磨具损耗变形等的影响，不能保证每件产品具有良好的线性斜率，因此补偿装置只有部分能达到国家标准规定的要求，使生产成本居高不下。通过对角度补偿特性的研究，采取角度补偿的方法，从而提高产品的合格率。

1 角度补偿的特性

有些仪器具有单向补偿装置，有的具有双向补偿装置。单向补偿装置的X向倾斜信号初始信号如图1所示。双向补偿装置的X向倾斜信号和Y向倾斜信号具有相同特性，在此仅讨论X向倾斜信号。放大处理后的信号如图2所示。

图1 初始信号

图2 放大处理后信号

2 角度补偿的修正

2.1 一K法

以X向倾斜信号为例（如图3），以K0一个斜率值对该补偿装置进行修正，电路简单，成本低廉，但对水泡加工要求很高，合格率低，相当部分仍达不到国家标准规定的≤6″/±3′要求。

图3 一K法放大处理后信号

2.2 二K法

以K1一个斜率值对该补偿装置的-3′～0段准确度进行修正，以K2一个斜率值对该补偿装置的0～+3′段准确度进行修正（如图4）。

图4 二K法放大处理后信号

电路中需有CPU，成本有所提高，同时增加对拐点的判别，以确定倾斜点在K1段上还是在K2段上，若在K1段就要用K1修正；若在K2段就要用K2修正。这种方法对水泡加工要求有所下降，合格率比较高。

2.3 两端法

先对该补偿装置在倾斜-3′处测定信号值，再对该补偿装置在倾斜+3′处测定信号值，以这两个点的信号值计算K′（如图5）。然后用K′一个斜率值对该补偿装置的-3′～+3′整段准确度进行修正，电路中需有CPU，成本有所提高，不需要对拐点进行判别。这种方法对水泡加工要求稍有下降，合格率介于一K法和二K法间。

图5 两端法放大处理后信号

2.4 逐点修正法

先对该补偿装置的-3′～+3′整段范围内，每倾斜30″测定信号值（如图6）。然后对各点的倾斜准确度进行修正，用软件将各点连成曲线，也就是说每相邻的两个点都获得一个K值。

图6 逐点修正法放大处理后信号

在测定具体倾斜量时，需要增加对众多拐点的判别（共有12个K值），以确定倾斜点在哪一个K段上,再用该段的K修正。电路中需有CPU，成本较高，软件相对复杂，需要对众多拐点的判别。但这种方法对水泡加工要求较低，合格率很高。

3 结论

综上所述，对仪器补偿装置进行修正是提高仪器准确度、降低仪器制造成本的有效方法。本文分析了4种修正方法的利弊，实际应用中可根据仪器的准确度等级和补偿装置的误差值以及成本核算选择相应的修正方法。

表1为某台全站仪补偿装置采用不同方法修正后的测试数据。

表1 采用不同方法修正后的测试数据